CN116065006B - 一种改善二次冷轧取向硅钢表面质量的梯度脱碳退火方法 - Google Patents

一种改善二次冷轧取向硅钢表面质量的梯度脱碳退火方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116065006B
CN116065006B CN202211509084.2A CN202211509084A CN116065006B CN 116065006 B CN116065006 B CN 116065006B CN 202211509084 A CN202211509084 A CN 202211509084A CN 116065006 B CN116065006 B CN 116065006B
Authority
CN
China
Prior art keywords
decarburization
silicon steel
oriented silicon
oxide layer
decarburization annealing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202211509084.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116065006A (zh
Inventor
王祥
魏新帝
朱桢
杨猛
叶明辉
马广超
王强明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anqing Xinpu Electric Equipment Co ltd
Wuxi Putian Iron Core Co Ltd
Original Assignee
Anqing Xinpu Electric Equipment Co ltd
Wuxi Putian Iron Core Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anqing Xinpu Electric Equipment Co ltd, Wuxi Putian Iron Core Co Ltd filed Critical Anqing Xinpu Electric Equipment Co ltd
Priority to CN202211509084.2A priority Critical patent/CN116065006B/zh
Publication of CN116065006A publication Critical patent/CN116065006A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116065006B publication Critical patent/CN116065006B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D3/00—Diffusion processes for extraction of non-metals; Furnaces therefor
    • C21D3/02—Extraction of non-metals
    • C21D3/04—Decarburising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26—Methods of annealing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/68—Temporary coatings or embedding materials applied before or during heat treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/16—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
    • C23G1/00—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
    • C23G1/02—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions
    • C23G1/08—Iron or steel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
    • C23G1/00—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
    • C23G1/14—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with alkaline solutions
    • C23G1/19—Iron or steel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)

Abstract

本发明是一种改善二次冷轧取向硅钢表面质量的梯度脱碳退火方法，以碳完全消耗表面水蒸气且碳略微过量为原则，根据脱碳过程钢板表面碳含量变化调整脱碳气氛的氧化性，达到充分脱碳的同时不形成或仅形成极薄的氧化层，然后二轧后通过碱洗、酸洗和水刷洗充分去除表面氧化膜，最后再次氧化加热形成致密氧化层。本发明的优点：实现充分脱碳和不改变初次再结晶进程，同时在钢板表面不形成或仅形成极薄的氧化层。可提高取向硅钢硅酸镁底层质量和涂层附着性，解决二次冷轧取向硅钢因氧化层破损导致表面质量差的问题，使二次冷轧取向硅钢表面质量明显提升。

Description

一种改善二次冷轧取向硅钢表面质量的梯度脱碳退火方法
技术领域
本发明涉及的是一种改善二次冷轧取向硅钢表面质量的梯度脱碳退火方法，属于二次冷轧取向硅钢制造技术领域。
背景技术
取向硅钢是一种重要的软磁材料，广泛应用于大型变压器等输变电行业。随着国内能效等级标准的提升，对取向硅钢的磁性能和表观质量都提出更高的要求。
现有技术中，取向硅钢有两种生产模式：一次冷轧法和二次冷轧法，一次冷轧法主要用于生产H i-B钢，二次冷轧法用于生产含铜取向硅钢。二次冷轧法的生产工序主要包括：炼钢、连铸、热轧、酸洗、一次冷轧、脱碳退火、二次冷轧、涂布氧化镁隔离剂、高温退火、涂布绝缘涂层、平整拉伸退火、精整等步骤，一次冷轧过程完成脱碳和初次再结晶，并形成氧化层，二次冷轧后高温退火过程完成二次再结晶和抑制剂净化，并形成玻璃膜底层。二次冷轧法生产工艺控制窗口较宽，成品性能更稳定，至今仍然被国内外取向硅钢生产企业使用。但是，二次冷轧法存在一个突出的技术瓶颈，那就是脱碳退火过程形成的表面氧化层在二次冷轧过程受到轧制压力和轧辊摩擦力作用容易破损，破损的氧化层导致高温退火阶段形成的硅酸镁底层不致密和厚度不均匀，从而导致取向硅钢成品出现底层附着性差和点状露晶等缺陷，并且底层质量不好也会影响到绝缘涂层的张力效果。虽然国内外研究人员针对该问题开展了大量研究，但是至今一直没有得到很好的解决。
CN101643881A公开了一种含铜取向硅钢的生产方法，一次冷轧后在800℃以上的N2-H2-H2O(PH2O/PH2＝0.5-0.88)混合气体中进行脱碳退火8分钟以上，将碳含量降低到30ppm以下，进行抛丸和酸洗去除表面铁的氧化物，使氧含量≤500ppm，然后二次冷轧到成品厚度，在含氢的保护性气氛中进行高温退火，采用氧化铝、二氧化硅或者氧化锆陶瓷细粉或者两者组合为主的隔离剂，在高温退火过程隔离剂不与表面氧化层形成玻璃膜，严格控制高温退火气氛使脱碳退火过程形成的二氧化硅为主的表面氧化膜在高温退火阶段被还原，形成无玻璃膜的成品。但是该技术存在两个显著问题：①采用抛丸去除表面以铁为主的氧化膜，抛丸会在硅钢表面形成大量微坑和应力层，导致表面硬化，造成表层破损并恶化磁性能；②由于高温退火是钢卷退火，受到板形、隔离剂的涂敷量及含水率、钢卷各部位温度和气氛的差异、卷曲张力等因素的影响，难以通过控制高温退火气氛将二氧化硅为主的氧化层完全还原，高温下二氧化硅可以与隔离剂反应生成复合氧化物。该方法没有涉及梯度脱碳退火，也没有涉及二轧后再次氧化形成氧化层。
CN112522613A公开了一种底层质量优良的高磁感取向硅钢及生产方法，具体是先冷轧到成品厚度，然后脱碳退火和渗氮处理，通过再次氧化退火在硅钢表面形成致密氧化层。采用N2+H2混合气体脱碳，H2比例为21-62％，气氛露点为34-63℃，脱碳温度在801-852℃，控制钢板表面碳含量≤30ppm，氧含量≤300ppm；渗氮后进行氧化形成氧化层，采用N2+H2混合气体，H2比例为42-67％，气氛露点在56-65℃，氧化温度813-872℃，控制氧化层厚度为2.5-3.7μm，氧含量为352-879ppm。该方法虽然提出在脱碳渗氮后再次氧化形成氧化层，但是没有涉及到梯度脱碳退火，其仍采用传统脱碳工艺，脱碳过程钢板表面已经形成氧化层，二次氧化导致最终的氧化层较厚，形成的硅酸镁底层厚度超过正常厚度。
韩国专利EP0709470A1为了改善二次冷轧法生产的含铜取向硅钢表面质量，提出在温度为600-750℃、PH2O/PH2为0.62-0.88的气氛下进行回复退火处理，对二氧化硅层进行修复。该方法没有涉及到梯度脱碳退火，并且回复退火处理的PH2O/PH2偏高容易发生二次氧化导致氧化层过厚且厚度不均匀，影响成品性能。
CN100389222C公开了一种提高含铜取向硅钢电磁性能和底层质量的生产方法，首先在810-880℃温度下、N2-H2-H2O(PH2O/PH2＝0.2-0.5)混合气体中进行完全脱碳退火，使钢板碳含量降低到30ppm以下，同时控制氧含量在300-750ppm范围内；然后经过二轧到成品厚度，在400-595℃、PH2O/PH2<0.61的氮氢气氛下进行5mi n以内的回复退火，改善表面氧化层质量。该方法是通过回复退火对二次冷轧过程破碎的表面氧化层进行修复。该方法没有涉及到梯度脱碳退火，回复退火容易发生二次氧化导致氧化层过厚且厚度不均匀，影响成品性能。
CN115161455A公开了一种底层附着性优良的含铜取向硅钢及制备方法，通过控制中间脱碳退火工序、二次冷轧工序，从而控制氧化层厚度和均匀性。具体是一次冷轧后通过控制气氛(水氢比0.3-0.6，各炉段分压比相同)形成厚度为6.2-8.0μm的氧化层，氧化层中二氧化硅的比例≥90％，然后二次冷轧将氧化层厚度降低到2.0-3.0μm。该方法没有涉及梯度脱碳退火，并且脱碳退火形成的氧化层厚度超过正常厚度，仍然存在轧制导致氧化层破碎的问题。
在现有取向硅钢二次冷轧生产工艺中，脱碳退火过程的各炉段水氢比相同，在脱碳退火过程通过混合气体和钢板表面碳反应实现充分脱碳，由于一次冷轧后的板较厚，难以同时兼顾充分脱碳和在钢板表面形成薄的氧化层，二次冷轧过程表面氧化层不可避免发生破碎，影响以脱碳氧化层为基础形成的硅酸镁底层的致密性和均匀性，从而导致成品表面质量差。
通过研究一次冷轧板在脱碳过程的微观组织演化规律发现，在脱碳温度下水蒸气优先与碳发生反应。脱碳反应开始时，钢板表面碳含量充足，主要发生脱碳反应，表面形成的二氧化硅和氧化铁很少。随着脱碳的进行，硅钢内部碳含量从中心到边部逐渐降低，脱碳初期碳含量梯度较大，碳从钢板中心向表面扩散，可以保证钢板表面的碳足以消耗表面的水蒸气，该阶段脱碳速率主要由钢板表面碳和水蒸气反应速率决定。当脱碳后期钢板内部碳含量梯度较小，碳扩散较慢，钢板表面的碳含量逐渐降低，不足以消耗表面水蒸气时，此时脱碳速率由碳扩散决定，多余的水蒸气与钢板表面硅和铁反应，表面氧化层逐渐变厚。
发明内容
本发明提出的是一种改善二次冷轧取向硅钢表面质量的梯度脱碳退火方法，其目的旨在解决二次冷轧取向硅钢因氧化层破损导致底层附着性差和露晶的问题，同时不改变脱碳效果和初次再结晶进程，在一次冷轧后采用梯度脱碳退火，实现初次再结晶和充分脱碳的目的，同时抑制钢板表面氧化，在二次冷轧后，通过碱洗、酸洗和水刷洗去除表面氧化膜，然后在混合气体中加热形成均匀致密的氧化层，解决二次冷轧取向硅钢表面氧化层破损导致表面质量差的问题。
本发明的技术解决方案：一种改善二次冷轧取向硅钢表面质量的梯度脱碳退火方法，以碳完全消耗表面水蒸气且碳略微过量为原则，根据脱碳过程钢板表面碳含量变化调整脱碳气氛的氧化性，达到充分脱碳的同时不形成或仅形成极薄的氧化层，然后二轧后通过碱洗、酸洗和水刷洗充分去除表面氧化膜，最后再次氧化加热形成致密氧化层。
具体的，在脱碳反应初期钢板表面碳含量较高，使用氧化性较强的N2-H2-H2O混合气体与钢板表层碳反应，随着钢板表面碳含量逐渐降低，逐步减小PH2O/PH2以降低气体的氧化性；在脱碳后期为了避免气体氧化性过低而影响脱碳，通入CO和CO2混合气体，利用CO2与碳反应维持混合气体的脱碳效果，随着钢板表面碳含量降低，逐渐减小PH2O/PH2以降低混合气体氧化性，并及时调整CO和CO2含量。通过二次冷轧和清洗去除钢板表面氧化层后，再次将钢板加热并通入N2-H2-H2O-CO-CO2混合气体，通过调整气体氧化性，在钢板表面快速形成一层均匀致密的氧化层，二氧化硅比例达到80％以上。
进一步具体的，所适用钢的组分及质量百分比：C：0.03％-0.05％，S i：2.8％-3.2％，Mn：0.2％-0.3％，Cu：0.4％-0.5％，S：0.015％-0.03％，A l s：0.01％-0.02％，P：<0.012％，N：0.005％-0.01％，余量为Fe和不可避免的杂质；
铁水经转炉冶炼、连铸、加热、热轧、酸洗；
经过一次冷轧后，进行两阶段脱碳退火，
第一阶段脱碳退火采用N2-H2-H2O混合气体，N2比例为70％-80％，H2比例为15％-20％，H2O比例为3-10％，脱碳温度为820-840℃，脱碳时间为2-4mi n，脱碳过程PH2O/PH2在0.2-0.4范围内逐渐减小；
第一阶段脱碳退火过程采用和常规脱碳退火相同的温度，初期PH2O/PH2略高于常规脱碳退火流程可加快脱碳反应速率，后期PH2O/PH2逐渐减小，PH2O/PH2的梯度大小和该阶段脱碳时间相关，梯度大则脱碳时间长，梯度小则脱碳时间短。
第二阶段采用N2-H2-H2O-CO-CO2混合气体进行脱碳，N2比例为70％-80％，H2比例为15％-20％，H2O比例为3-10％，CO比例为0％-8％，CO2比例为0％-5％，脱碳温度为840-870℃，脱碳时间为2-4mi n，脱碳过程PH2O/PH2在0.15-0.3范围内逐渐减小，PCO2/PCO在0-0.4范围内变化；
第二阶段脱碳退火温度略高于第一阶段可加快碳扩散和脱碳反应速率，温度过高会影响初次再结晶进程，第二阶段加入CO和CO2是利用CO2只与碳反应而不与铁和硅反应，可在不形成氧化层的前提下维持混合气体脱碳效果，PH2O/PH2和PCO2/PCO均和第二阶段脱碳时间相关。
优选连续脱碳退火炉进行脱碳，将退火炉分为两部分，前部分进行第一阶段脱碳，后部分进行第二阶段脱碳，两个阶段脱碳工艺相互关联，每次只选用一套脱碳工艺，每阶段的脱碳温度、脱碳时间和脱碳气氛，根据脱碳前钢板碳含量和钢板厚度确定。
连续脱碳过程钢带速度可调范围小，每个阶段脱碳时间由每部分脱碳炉长度确定，主要通过温度和气氛变化调节每个阶段的时间，因此脱碳总时间和常规脱碳流程相近，脱碳总时间优选为5-7mi n，可不改变初次再结晶进程。
第一阶段脱碳和第二阶段脱碳紧密连接，第一阶段混合气体可流入到第二阶段，优选在连续脱碳炉不同位置布置气体含量监测点和通气管道，实时监测气体含量，根据实测值调整气体组分，第一阶段气体和第二阶段气体组分独立调节。
连续脱碳炉优选等间距布置24个气体监测点，每个监测点设有通气管道，分别通入组分中所含的各种气体从而调整气体组分。
经过两个阶段脱碳退火后，钢板完成初次再结晶，碳含量≤30ppm，表面氧含量≤200ppm，氧化层厚度≤1.5μm。
进行二次冷轧到成品厚度，采用碱洗、酸洗和水刷洗去除表面氧化层，碱液是0.5-1.0mo l/L的NaOH溶液，温度为80-100℃，所用酸液是5-20％的盐酸，温度为20-40℃；
二次轧制后进行碱洗和酸洗可充分去除钢板表面的二氧化硅和氧化铁，水刷洗可充分洗掉表面附着的氧化物和酸液，使表面洁净。
清洗后，将钢板再次加热并通入N2-H2-H2O-CO-CO2混合气体，N2比例为60％-70％，H2比例为15％-25％，H2O比例为5-10％，CO比例为2-8％，CO2比例为1-5％，气体温度为680-730℃，加热时间为60-80s，快速形成均匀致密氧化层；
再次加热氧化可在钢板表面形成均匀致密的氧化层，主要通过水蒸气和铁与硅反应形成氧化物，加入CO和CO2可调节混合气体的氧化性，控制氧化反应速率，使形成的氧化层厚度适宜。
再次加热氧化使用的气体主要来源于脱碳退火尾气，并加入新的气体进行温度和组分调整，利用尾气余温加热新补充气体。
再次加热氧化使用的气体组分与气体温度相关，气体温度高则适当降低气氛的氧化性，气体温度低则适当提高气体的氧化性，气体温度过高或者气氛氧化性过强会使表面氧化过快，氧化层过厚。
当气体温度和气体组分确定后，加热时间决定了氧化层厚度，时间过短则形成的氧化层薄，时间过长会使氧化层过厚，并且会影响到微观组织，所以将加热时间控制在60-80s内。
结束加热后，优选使用风冷机加快钢板冷却速度。
再次加热氧化后在钢板表面形成的氧化层平均厚度为1.5-2.5μm，氧化层中二氧化硅比例达到80％以上。
涂布氧化镁退火隔离剂，然后进行高温退火，涂布绝缘涂层，经过拉伸平整等工序后制备取向硅钢成品。
本发明的优点：采用本发明提出的梯度脱碳退火方法，在一次冷轧后进行两阶段脱碳退火，动态调整脱碳气氛中各组分的比例，确保钢板表面的碳可以消耗表面的水蒸气，仅对脱碳温度和时间进行微调，实现充分脱碳和不改变初次再结晶进程，同时在钢板表面不形成或仅形成极薄的氧化层。然后在二次冷轧后进行碱洗、酸洗和水刷洗充分去掉表面氧化层，最后通过再次氧化在钢板表面快速形成均匀致密的氧化层，提高取向硅钢硅酸镁底层质量和涂层附着性，解决二次冷轧取向硅钢因氧化层破损导致表面质量差的问题，使二次冷轧取向硅钢表面质量明显提升。
附图说明
图1是实施例1与对比例1涂层形貌对比图。
图2是部分实施例与对比例取向硅钢截面形貌对比图。
图1中的a是实施例1涂层形貌、b是对比例1涂层形貌；
图2中的a是实施例1截面形貌、b是对比例3截面形貌、c是对比例10截面形貌、d是对比例9截面形貌、e是对比例6截面形貌、f是对比例1截面形貌。
具体实施方式
下面结合实施例和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
一种改善二次冷轧取向硅钢表面质量的梯度脱碳退火方法，包括如下步骤：
铁水经转炉冶炼、连铸、加热、热轧、酸洗后，进行一次冷轧，然后通过两阶段脱碳退火，再进行二次冷轧到成品厚度；然后经过碱洗、酸洗和水刷洗，再进行二次氧化；涂布氧化镁退火隔离剂，进行最终高温退火；涂布张力涂层、拉伸平整及后序工序。
所述钢水，按质量百分比计，包括如下组分：C：0.03％-0.05％、Si：2.8％-3.2％、Mn：0.2％-0.3％、Cu：0.4％-0.5％、S：0.015％-0.03％、A l s：0.01％-0.02％、P：<0.012％、N：0.005％-0.01％，余量为Fe和不可避免的杂质；实施例1-5及对比例1-15的钢水成分如表1所示。
表1：实施例1-5及对比例1-15的钢水主要组分和所得钢板厚度
实施例1和对比例1-3：取向硅钢组分如表1所示，铁水经冶炼、连铸、加热、热轧、酸洗后，一次冷轧到0.63mm，实施例1采用梯度脱碳退火，对比例1-3均采用常规脱碳退火，脱碳工艺如表2所示。脱碳退火后进行二次冷轧到0.2mm，实施例1和对比例1采用90℃的0.8mol/L的NaOH溶液清洗，然后使用26℃的10％的盐酸清洗，最后进行水刷洗。将实施例1和对比例1-2进行再次氧化处理，使用710℃的68N2-18H2-6H2O-6CO-2CO2混合气体加热65s，最后对实施例1和对比例1-3完成涂布氧化镁退火隔离剂、高温退火、涂布绝缘涂层、拉伸平整等后续工序。
表2：实施例1及对比例1-3的脱碳退火工艺参数
实施例2-3和对比例4-8：取向硅钢组分如表1所示，铁水经冶炼、连铸、加热、热轧、酸洗后，一次冷轧到0.60mm和0.63mm，实施例2和实施例3采用梯度脱碳退火，退火工艺如表3所示。对比例4采用和实施例3相同脱碳工艺，对比例5-8脱碳工艺如表4和表5所示。脱碳退火后进行二次冷轧到0.2mm，实施例2-3和对比例4-8采用82℃的0.8mo l/L的NaOH溶液清洗，然后使用23℃的10％的盐酸清洗，最后进行水刷洗。将实施例2-3和对比例4-8进行再次氧化处理，使用720℃的67N2-19H2-6H2O-6CO-2CO2混合气体加热63s，最后完成涂布氧化镁退火隔离剂、高温退火、涂布绝缘涂层、拉伸平整等后续工序。
表3：实施例2-3的脱碳退火工艺参数
表4：对比例5-6的脱碳退火工艺参数
表5：对比例7-8的脱碳退火工艺参数
实施例4和对比例9：取向硅钢成分如表1所示，铁水经冶炼、连铸、加热、热轧、酸洗后，一次冷轧到0.63mm，然后进行梯度脱碳退火，退火工艺如表6所示。脱碳退火后二次冷轧到0.2mm，实施例4采用94℃的0.8mo l/L的NaOH溶液清洗，然后使用32℃的10％的盐酸清洗，最后进行水刷洗，对比例9不进行清洗。将实施例4和对比例9使用700℃的67N2-18H2-7H2O-6CO-2CO2混合气体加热67s，最后完成涂布氧化镁退火隔离剂、高温退火、涂布绝缘涂层、拉伸平整等后续工序。
表6：实施例4-5及对比例9-15的脱碳退火工艺参数
实施例5和对比例10-15：取向硅钢成分如表1所示，铁水经冶炼、连铸、加热、热轧、酸洗后，一次冷轧到0.63mm，实施例5和对比例10-15采用梯度脱碳退火，退火工艺如表6所示。脱碳退火后进行二次冷轧到0.2mm，采用87℃的0.8mo l/L的NaOH溶液清洗，然后使用26℃的10％的盐酸清洗，最后进行水刷洗。将实施例5和对比例10-15进行二次氧化处理，二次氧化工艺如表7所示，最后完成涂布氧化镁退火隔离剂、高温退火、涂布绝缘涂层、拉伸平整等后续工序。
表7：实施例5及对比例10-15的二次氧化工艺参数
表8：实施例1-5及对比例1-15测试表征结果
碳含量 硅酸镁底层平均厚度 硅酸镁底层情况
实施例1 20ppm 2.28μm 致密，不脱落
实施例2 24ppm 2.34μm 致密，不脱落
实施例3 24ppm 2.19μm 致密，不脱落
实施例4 25ppm 2.46μm 致密，不脱落
实施例5 26ppm 2.37μm 致密，不脱落
对比例1 22ppm 3.76μm 疏松，易脱落
对比例2 22ppm 4.37μm 疏松，易脱落
对比例3 21ppm 2.32μm 疏松，易脱落
对比例4 21ppm 2.78μm 致密，不脱落
对比例5 18ppm 4.26μm 疏松，易脱落
对比例6 53ppm 2.07μm 致密，不脱落
对比例7 22ppm 4.84μm 疏松，易脱落
对比例8 24ppm 4.42μm 疏松，易脱落
对比例9 26ppm 2.86μm 疏松，厚度不均匀
对比例10 27ppm 1.64μm 厚度不均匀
对比例11 27ppm 2.92μm 不致密
对比例12 25ppm 3.42μm 不致密
对比例13 24ppm 1.46μm 厚度不均匀
对比例14 26ppm 4.36μm 疏松，易脱落
对比例15 26ppm 1.07μm 不连续、厚度不均匀
采用碳硫分析仪检测取向硅钢成品碳含量，采用SEM电镜观察各实施例和对比例的涂层形貌，分析硅酸镁底层的厚度和致密性，部分实施例和对比例涂层形貌如图1、2所示，各实施例和对比例测试结果如表8所示。采用本发明提出的梯度脱碳退火方法，可以对不同碳含量和厚度的钢板实现充分脱碳，并形成致密氧化层，氧化层厚度和常规脱碳相近。
参照表8，具体的，
根据实施例1和对比例1、2，采用常规脱碳退火工艺形成的底层易脱落，不论是否进行清洗，经过二次氧化后，底层厚度均超过3μm。
根据实施例1和对比例3，采用梯度脱碳退火和常规脱碳退火都可以达到良好的脱碳效果，形成厚度适中的硅酸镁底层，采用梯度脱碳退火形成的底层致密，而采用常规脱碳退火形成的底层疏松、易脱落。根据实施例3和对比例4，采用与较厚板相匹配的梯度脱碳工艺对相同碳含量的薄板进行脱碳时，可以获得更好的脱碳效果，但是表面氧化层过厚，难以完全清洗，最终氧化膜厚度较大。
根据实施例2、3和对比例5，当第一阶段脱碳时间过长时，可获得更好脱碳效果，但是钢板表面氧化层厚度明显增大，难以完全清洗。
根据实施例2、3和对比例6，当第一阶段脱碳时间过短时，可以获得厚度均匀且致密的硅酸镁底层，但是脱碳效果不达标，影响取向硅钢磁性能。
根据实施例2、3和对比例7，当第一阶段脱碳退火气氛中PH2O/PH2超过0.4，或者根据实施例2、3和对比例8，第二阶段脱碳气氛中PH2O/PH2保持稳定时，可以获得好的脱碳效果，但是会导致脱碳退火过程表面严重氧化，硅酸镁底层厚度过厚。
根据实施例4和对比例9，当二次冷轧后不进行表面清洗时，导致脱碳氧化层在表面粘连，导致硅酸镁底层厚度不均匀，且致密性较差。
根据实施例5和对比例10，当二次氧化时间过短时，或者根据实施例5和对比例13，温度偏低时，硅酸镁底层不连续，局部没有形成氧化层。
根据实施例5和对比例11，当二次氧化时间过长时，或者根据实施例5和对比例12，温度偏高时，形成的氧化层厚度过厚，致密性较差。
根据实施例5和对比例14，当二次氧化气氛的氧化性过强时，形成的氧化层厚度过厚，不致密。
根据实施例5和对比例15，当二次氧化气氛的氧化性过弱时，形成的氧化层不连续，局部没有氧化层，厚度不均匀。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种改善二次冷轧取向硅钢表面质量的梯度脱碳退火方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：
（1）取向硅钢组分为质量百分比：C：0.03%-0.05%，Si：2.8%-3.2%，Mn：0.2%-0.3%，Cu：0.4%-0.5%，S：0.015%-0.03%，Als：0.01%-0.02%，P：<0.012%，N：0.005%-0.01%，余量为Fe和不可避免的杂质；
（2）铁水经转炉冶炼、连铸、加热、热轧、酸洗；
（3）一次冷轧后，进行第一阶段脱碳退火，采用N2-H2-H2O混合气体，N2比例为70%-80%、H2比例为15%-20%、H2O比例为3-10%，脱碳温度为820-840℃，脱碳时间为2-4min；
（4）进行第二阶段脱碳退火，采用N2-H2-H2O-CO-CO2混合气体，N2比例为70%-80%、H2比例为15%-20%、H2O比例为3-10%、CO比例为0%-8%、CO2比例为0%-5%，脱碳温度为840-870℃，脱碳时间为2-4min；
（5）进行二次冷轧到成品厚度，然后通过碱洗、酸洗和水刷洗去除表面氧化膜，碱洗所用碱液是0.5-1.0mol/L的NaOH溶液，温度为80-100℃，酸洗所用酸液是5-20%的盐酸，温度为20-40℃；
（6）清洗后，将钢板再次加热并通入N2-H2-H2O-CO-CO2混合气体，N2比例为60%-70%，H2比例为15%-25%，H2O比例为5-10%，CO比例为2-8%，CO2比例为1-5%，气体温度为680-730℃，加热时间为60-80s，形成致密氧化层；
（7）进行涂布氧化镁退火隔离剂、最终高温退火；
（8）涂布张力涂层、拉伸平整及后序工序。
2.如权利要求1所述的一种改善二次冷轧取向硅钢表面质量的梯度脱碳退火方法，其特征在于，所述的步骤（3）中脱碳过程PH2O/PH2在0.2-0.4范围内逐渐减小；所述的步骤（4）中脱碳过程PH2O/PH2在0.15-0.3范围内逐渐减小、PCO2/PCO在0-0.4范围内变化。
3.如权利要求2所述的一种改善二次冷轧取向硅钢表面质量的梯度脱碳退火方法，其特征在于，经过所述的步骤（4）后完成初次再结晶，碳含量≤30ppm，表面氧含量≤200ppm，氧化层厚度≤1.5µm。
4.如权利要求3所述的一种改善二次冷轧取向硅钢表面质量的梯度脱碳退火方法，其特征在于，所述的第一阶段脱碳退火和第二阶段脱碳退火在连续脱碳退火炉中进行脱碳，连续脱碳退火炉分为进行第一阶段脱碳退火的前部分和进行第二阶段脱碳退火的后部分。
5.如权利要求4所述的一种改善二次冷轧取向硅钢表面质量的梯度脱碳退火方法，其特征在于，所述的连续脱碳退火炉中不同位置等间距布置24个气体含量监测点，气体含量监测点连通有通气管道。
6.如权利要求5所述的一种改善二次冷轧取向硅钢表面质量的梯度脱碳退火方法，其特征在于，所述的步骤（6）形成的氧化层平均厚度为1.5-2.5µm，氧化层中二氧化硅比例为80%以上。
CN202211509084.2A 2022-11-29 2022-11-29 一种改善二次冷轧取向硅钢表面质量的梯度脱碳退火方法 Active CN116065006B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211509084.2A CN116065006B (zh) 2022-11-29 2022-11-29 一种改善二次冷轧取向硅钢表面质量的梯度脱碳退火方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211509084.2A CN116065006B (zh) 2022-11-29 2022-11-29 一种改善二次冷轧取向硅钢表面质量的梯度脱碳退火方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116065006A CN116065006A (zh) 2023-05-05
CN116065006B true CN116065006B (zh) 2023-08-22

Family

ID=86173974

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211509084.2A Active CN116065006B (zh) 2022-11-29 2022-11-29 一种改善二次冷轧取向硅钢表面质量的梯度脱碳退火方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116065006B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3281286A (en) * 1962-10-05 1966-10-25 Yawata Iron & Steel Co Double-stepped annealing for improvement of super-deep drawing property of steel sheet
JPH01319632A (ja) * 1988-06-22 1989-12-25 Sumitomo Metal Ind Ltd 珪素鋼板の製造方法
JPH04136117A (ja) * 1990-09-27 1992-05-11 Sumitomo Metal Ind Ltd 高炭素クロム軸受鋼の脱炭抑制方法
CN101643881A (zh) * 2008-08-08 2010-02-10 宝山钢铁股份有限公司 一种含铜取向硅钢的生产方法
CN102330021A (zh) * 2011-09-16 2012-01-25 江油市丰威特种带钢有限责任公司 低温取向硅钢生产全工艺
CN104726667A (zh) * 2013-12-23 2015-06-24 鞍钢股份有限公司 一种中薄板坯连铸连轧低温取向硅钢的生产方法
CN114540714A (zh) * 2022-02-28 2022-05-27 西北工业大学 一种改善含铜取向硅钢磁性能的方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3281286A (en) * 1962-10-05 1966-10-25 Yawata Iron & Steel Co Double-stepped annealing for improvement of super-deep drawing property of steel sheet
JPH01319632A (ja) * 1988-06-22 1989-12-25 Sumitomo Metal Ind Ltd 珪素鋼板の製造方法
JPH04136117A (ja) * 1990-09-27 1992-05-11 Sumitomo Metal Ind Ltd 高炭素クロム軸受鋼の脱炭抑制方法
CN101643881A (zh) * 2008-08-08 2010-02-10 宝山钢铁股份有限公司 一种含铜取向硅钢的生产方法
CN102330021A (zh) * 2011-09-16 2012-01-25 江油市丰威特种带钢有限责任公司 低温取向硅钢生产全工艺
CN104726667A (zh) * 2013-12-23 2015-06-24 鞍钢股份有限公司 一种中薄板坯连铸连轧低温取向硅钢的生产方法
CN114540714A (zh) * 2022-02-28 2022-05-27 西北工业大学 一种改善含铜取向硅钢磁性能的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN116065006A (zh) 2023-05-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2782086B2 (ja) 磁気特性、皮膜特性ともに優れた一方向性電磁鋼板の製造方法
WO2009117959A1 (zh) 一种高电磁性能取向硅钢的生产方法
JPH06322443A (ja) 鉄損が優れた一方向性電磁鋼板の製造方法
CN113832323B (zh) 一种减少低温高磁感取向硅钢点状露金缺陷的方法
CN106702260A (zh) 一种高磁感低铁损无取向硅钢及其生产方法
CN112522613B (zh) 一种底层质量优良的高磁感取向硅钢及生产方法
WO1995013401A1 (en) Production method of directional electromagnetic steel sheet of low temperature slab heating system
CN110218853B (zh) 制备低温高磁感取向硅钢的工艺方法
CN109554525B (zh) 一种镜面取向硅钢的制造方法
CN112522609B (zh) 一种含复合抑制剂的高磁感取向硅钢及生产方法
CN112941286B (zh) 一种提高有效氮和底层质量的高磁感取向硅钢制造方法
CN116065006B (zh) 一种改善二次冷轧取向硅钢表面质量的梯度脱碳退火方法
WO1991016462A1 (en) Process for producing unidirectional magnetic steel sheet excellent in magnetic characteristics
CN113560340B (zh) 一种改善吉帕级高强钢表面色差的方法
CN116254472A (zh) 一种改进的低温高磁感取向硅钢及其制备方法
CN114058966B (zh) 基于三辊连铸机制备高硅无取向电工薄带钢的方法
CN113106225B (zh) 一种减小高碳工具钢晶间氧化深度的方法
JP4604827B2 (ja) 一方向性電磁鋼板の製造方法
JP4119634B2 (ja) 鉄損の良好な鏡面方向性電磁鋼板の製造方法
CN112626447A (zh) 一种磁性优良的高磁感取向硅钢的气氛控制工艺
JP3061491B2 (ja) 磁気特性の優れた厚い板厚のグラス被膜の少ない一方向性電磁鋼板の製造方法
CN115161455B (zh) 一种底层附着性优良的含铜取向硅钢及其制备方法
CN114717480B (zh) 一种b8≥1.90t中温普通取向硅钢及制造方法
JPH1046252A (ja) 超低鉄損一方向性電磁鋼板の製造方法
JPS5925008B2 (ja) ほうろう用鋼鋳片の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant